《電力》〈配電〉[H29:問12]高低圧配電系統の保護に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，我が国の高低圧配電系統における保護について述べた文章である。

\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)高圧配電線路は，\( \ 60 \ \mathrm {kV} \ \)以上の送電線路や送電用変圧器に比べ，電線路や変圧器の絶縁が容易であるため，故障時に健全相の電圧上昇が大きくなっても特に問題にならない。また，\( \ 1 \ \)線地絡電流を\( \ \fbox {　 （ア） 　} \ \)するため，\( \ \fbox {　 （イ） 　} \ \)方式が採用されている。
一般に，多回線配電線路では地絡保護に地絡方向継電器が用いられる。これは，故障時に故障線路と健全線路における地絡電流が\( \ \fbox {　 （ウ） 　} \ \)となることを利用し，故障回線を選択するためである。
低圧配電線路で短絡故障が生じた際の保護装置として\( \ \fbox {　 （エ） 　} \ \)が挙げられるが，これは，通常，柱上変圧器の\( \ \fbox {　 （オ） 　} \ \)側に取り付けられる。

上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& （ア） & （イ） & （ウ） & （エ） & （オ） \\
\hline
(1) & 大きく & 非接地 & 逆位相 & 高圧カットアウト & 二次 \\
\hline
(2) & 大きく & 接地 & 逆位相 & ケッチヒューズ & 一次 \\
\hline
(3) & 小さく & 非接地 & 逆位相 & 高圧カットアウト & 一次 \\
\hline
(4) & 小さく & 接地 & 同位相 & ケッチヒューズ & 一次 \\
\hline
(5) & 小さく & 非接地 & 同位相 & 高圧カットアウト & 二次 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

中性点接地方式に関する問題で，出題頻度もかなり高い内容となっています。前半の(ア)～(ウ)は絶対に間違うことのないように理解するようにしましょう。

1.各中性点接地方式の特徴
中性点接地方式は表1のように4種類あり，電圧階級によって最適な接地方法を選択します。問題文にある通り，\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)高圧配電線路の場合，故障時に健全相の電圧上昇が大きくなっても(\( \ \sqrt {3} \ \)倍になっても)特に問題にならないので，非接地方式を採用します。

　　　　　　　　　　　　　表 1　中性点接地方式の比較
\[
\begin{array}{|c|c|c|c|c|}
\hline
& 非接地 & 消弧リアクトル接地 & 抵抗接地 & 直接接地 \\
\hline
電圧階級 & 6.6 \ \mathrm {kV} & 22～77 \ \mathrm {kV} & 22～154 \ \mathrm {kV} & 187 \ \mathrm {kV} \ 以上　　 \\
\hline
健全相電位上昇 & 大 & 大 & 中 & 小 \\
\hline
一線地絡電流 & 小 & 最小 & 中 & 大 \\
\hline
\end{array}
\]

2.地絡方向継電器の原理
図1に示す通り，多回線配電線路において，地絡事故が発生すると，故障点に向かって電流が流れます。その際，図1の通り，故障点の負荷側の電流の位相が逆となるため，故障相を判定，遮断します。

3.高圧カットアウトとケッチヒューズ
高圧カットアウトもケッチヒューズも柱上機器です。高圧カットアウトは柱上変圧器の一次側に設置し，短絡事故等の過電流が生じた時に内部のヒューズで遮断します。ケッチヒューズも過電流保護を行いますが，電柱側に設置します。

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　　中性点接地方式の種類と特徴

【解答】

解答：(3)
(ア)
(イ)
ワンポイント解説「1.各中性点接地方式の特徴」の通り，\( \ 6.6 \ \mathrm {kV} \ \)高圧配電線路は，非接地方式を採用します。非接地方式では，流れる地絡電流は各相の対地静電容量分のみとなります。
(ウ)
図1の通り一線地絡時，故障相と健全相の位相が逆相となるため，この特徴を利用して，地絡方向継電器を動作させます。
(エ)
(オ)
高圧カットアウトもケッチヒューズもヒューズを利用した保護機器ですが，柱上変圧器の一次側に設置するものは，高圧カットアウトになります。